Nuklearna elektrana: utjecaj uređaja i okoliša

NEK: od prošlosti do danas

Nuklearna elektrana je poduzeće koje je kombinacija opreme i postrojenja za proizvodnju električne energije. Specifičnost ove instalacije leži u načinu dobivanja topline. Temperatura potrebna za stvaranje električne energije nastaje u procesu raspada atoma.

Uloga goriva za nuklearne elektrane najčešće se odvija uranijom s masenim brojem 235 (235U). Upravo zato što je ovaj radioaktivni element sposoban podržati nuklearnu lančanu reakciju, koristi se u nuklearnim elektranama i koristi se u nuklearnom oružju.

Zemlje s najvećim brojem nuklearnih elektrana

Najveće nuklearne elektrane na svijetu

Danas postoji 192 nuklearne elektrane koje djeluju u 31 zemlji svijeta, koristeći 451 nuklearni reaktor s ukupnim kapacitetom od 394 GW. Velika većina nuklearnih elektrana nalazi se u Europi, Sjevernoj Americi, Dalekom istoku i na području bivšeg SSSR-a, dok u Africi gotovo da i nema, au Australiji i Oceaniji nema ih uopće. Još 41 reaktor nije proizvodio električnu energiju od 1,5 do 20 godina, a 40 ih je u Japanu.

Tijekom proteklih 10 godina u svijetu je pušteno u pogon 47 energetskih jedinica, gotovo svi se nalaze u Aziji (26 u Kini) ili u istočnoj Europi. Dvije trećine reaktora koji se trenutno grade nalaze se u Kini, Indiji i Rusiji. Kina provodi najambiciozniji program za izgradnju novih nuklearnih elektrana, desetak više zemalja diljem svijeta grade NE ili razvijaju projekte za njihovu izgradnju.

Osim SAD-a, popis najnaprednijih zemalja u području nuklearne energije uključuje:

  • Francuska;
  • Japan;
  • Rusija;
  • Južna Koreja.

Godine 2007. Rusija je počela graditi prvu plutajuću nuklearnu elektranu na svijetu, čime je mogla riješiti problem nestašice energije u udaljenim obalnim područjima zemlje.[12], Izgradnja je bila zakašnjela. Prema različitim procjenama, prva plutajuća nuklearna elektrana će raditi 2018.-2019.

Nekoliko zemalja, uključujući Sjedinjene Države, Japan, Južnu Koreju, Rusiju, Argentinu, razvijaju mini-nuklearne elektrane s kapacitetom od oko 10-20 MW za potrebe opskrbe toplinom i električnom energijom pojedinih industrija, stambenih kompleksa, au budućnosti i pojedinačnih kuća. Pretpostavlja se da se mali reaktori (vidi npr. Hiperion NPP) mogu stvoriti korištenjem sigurnih tehnologija koje opetovano smanjuju mogućnost curenja nuklearne tvari[13], U Argentini je u tijeku izgradnja jednog reaktora CAREM25. Prvo iskustvo korištenja mini-nuklearnih elektrana dobilo je SSSR (Bilibino NPP).

Princip rada nuklearnih elektrana

Princip rada nuklearne elektrane temelji se na radu nuklearnog (ponekad nazvanog atomskog) reaktora - posebnog dizajna u kojem se razdvajanje atoma odvija uz oslobađanje energije.

Postoje različite vrste nuklearnih reaktora:

  1. PHWR (poznat i kao "reaktor za tlakom pod tlakom") koristi se prvenstveno u Kanadi i gradovima u Indiji. Temelji se na vodi, čija je formula D2O. On obavlja funkciju i rashladnog sredstva i moderatora neutrona. Učinkovitost se približava 29%;
  2. VVER (vodeno hlađeni energetski reaktor). Trenutno, WWER-ovi rade samo u CIS-u, posebice modelu VVER-100. Reaktor ima učinkovitost od 33%;
  3. GCR, AGR (grafitna voda). Tekućina u takvom reaktoru djeluje kao rashladno sredstvo. U ovom dizajnu, neutronski moderator je grafit, otuda i ime. Učinkovitost je oko 40%.

Prema principu uređaja, reaktori se također dijele na:

  • PWR (vodeni reaktor pod tlakom) - konstruiran je tako da voda pod određenim tlakom usporava reakciju i daje toplinu;
  • BWR (projektiran tako da se para i voda nalaze u glavnom dijelu uređaja bez vodenog kruga);
  • RBMK (kanalski reaktor s posebno velikim kapacitetom);
  • BN (sustav radi zbog brze razmjene neutrona).

Struktura i struktura nuklearne elektrane. Kako radi nuklearna elektrana?

Uređaj NPP

Tipična nuklearna elektrana sastoji se od blokova, unutar kojih se nalaze različiti tehnički uređaji. Najznačajniji od tih jedinica je kompleks s reaktorskom dvoranom koji osigurava operativnost cijele NE. Sastoji se od sljedećih uređaja:

  • reaktor;
  • bazena (u njoj se pohranjuje nuklearno gorivo);
  • Strojevi za punjenje goriva;
  • Kontrolna soba (upravljačka ploča u blokovima, uz pomoć operatera može promatrati proces nuklearne fisije).

Nakon ove zgrade slijedi hodnik. Opremljen je parnim generatorima i glavna je turbina. Neposredno iza njih nalaze se kondenzatori, kao i dalekovodi električne energije koji se protežu izvan granica teritorija.

Između ostalog, postoji jedinica s bazenima za istrošeno gorivo i posebne jedinice namijenjene hlađenju (nazivaju se rashladni tornjevi). Osim toga, za hlađenje se koriste bazeni za prskanje i prirodni spremnici.

Princip rada nuklearnih elektrana

Na svim NE bez iznimke postoje tri faze pretvorbe električne energije:

  • nuklearni s prijelazom na toplinu;
  • toplinski, pretvarajući se u mehaničko;
  • mehanička, pretvorena u električnu.

Uran odustaje od neutrona, što dovodi do oslobađanja topline u velikim količinama. Vruća voda iz reaktora pumpa se kroz crpke preko generatora pare, gdje se ispušta izvjesna toplina, te se ponovno vraća u reaktor. Budući da je ova voda pod visokim tlakom, ona ostaje u tekućem stanju (u suvremenim VVER reaktorima oko 160 atmosfera na temperaturi od ~ 330 ° C[7]). U generatoru pare, ova se toplina prenosi u vodu drugog kruga, koji je pod znatno nižim tlakom (pola tlaka primarnog kruga i manje), pa tako vrije. Rezultirajuća para ulazi u parnu turbinu koja rotira električni generator, a zatim u kondenzator, gdje se para ohladi, kondenzira i ponovno ulazi u generator pare. Kondenzator se hladi vodom iz vanjskog otvorenog izvora vode (na primjer, u ribnjaku za hlađenje).

I prvi i drugi strujni krug su zatvoreni, što smanjuje vjerojatnost propuštanja radijacije. Dimenzije struktura primarnog kruga su minimizirane, što također smanjuje rizike zračenja. Parna turbina i kondenzator ne djeluju s vodom primarnog kruga, što olakšava popravak i smanjuje količinu radioaktivnog otpada tijekom demontaže stanice.

Zaštitni mehanizmi NPP-a

Sve nuklearne elektrane nužno su opremljene integriranim sigurnosnim sustavima, na primjer:

  • lokaliziranje - ograničiti širenje štetnih tvari u slučaju nezgode koja ima za posljedicu ispuštanje zračenja;
  • pružanje - služi određenu količinu energije za stabilan rad sustava;
  • upravitelji - služe da osiguraju da svi zaštitni sustavi funkcioniraju normalno.

Osim toga, reaktor se može srušiti u nuždi. U tom slučaju, automatska zaštita će prekinuti lančane reakcije ako temperatura u reaktoru nastavi rasti. Ova mjera će naknadno zahtijevati ozbiljne restauratorske radove kako bi se reaktor vratio u pogon.

Nakon što se dogodila opasna nesreća na nuklearnoj elektrani Černobil, čiji se uzrok pokazao kao nesavršena konstrukcija reaktora, počeli su više pažnje posvećivati ​​zaštitnim mjerama, te su izvršili projektne radove kako bi osigurali veću pouzdanost reaktora.

Katastrofa XXI stoljeća i njezine posljedice

"Fukushima-1"

U ožujku 2011. na sjeveroistoku Japana pogodio je potres koji je izazvao tsunami, koji je na kraju oštetio 4 od 6 reaktora nuklearne elektrane Fukushima-1.

Manje od dvije godine nakon tragedije, službeni broj poginulih u nesreći premašio je 1.500, dok je 20.000 još uvijek nestalo, a još 300.000 stanovnika bilo je prisiljeno napustiti svoje domove.

Bilo je žrtava koje nisu mogle napustiti mjesto događaja zbog velike doze zračenja. Za njih je organizirana trenutna evakuacija u trajanju od 2 dana.

Ipak, svake se godine poboljšavaju načini sprječavanja nesreća u nuklearnim elektranama, kao i neutralizacija izvanrednih situacija - znanost stalno napreduje. Ipak, budućnost će očigledno postati vrhunac alternativnih načina proizvodnje električne energije - osobito je logično očekivati ​​pojavu orbitalnih solarnih ćelija velikih veličina u sljedećih 10 godina, što je sasvim moguće postići u bestežinskim uvjetima, kao i drugim tehnologijama, uključujući revolucionarne energetske tehnologije.

Pogledajte videozapis: Croatian THRIVE: What On Earth Will It Take? (Studeni 2019).

Загрузка...

Popularne Kategorije

Загрузка...